(57)【要約】  ここに開示する技術は、不均一なピッチ（混合ピッチ）の配線となる基板パターニング方法を提供する。技術は、多重配線層に材料の配線を選択的に置き換えることにより、高度なパターニングの選択も可能にする。３つの異なる材料の交互に並ぶ配線を有する多重配線層を形成する。少なくとも１つの露出した配線を、他の露出した配線を除去することなく選択的に除去するために、１つ以上のエッチングマスクを用いる。除去した材料は、充填材料に置き換える。選択的除去は、異なる材料の配線のエッチング耐性を異ならせるのと同様に、エッチングマスクを使用して実行する。
2019537266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をパターニングする方法であって、前記方法は、
基板の下層に、第１の材料、第２の材料、および第３の材料の交互配線パターンを有する領域を含む多重配線層を形成する工程であって、各配線が水平方向の厚さ、垂直方向の高さを有し、前記下層にわたって水平方向に延び、前記交互配線パターンの各配線が前記多重配線層の最上面から前記多重配線層の底面まで垂直方向に延びる工程と、
前記交互配線パターンの一部を露出する第１のエッチングマスクを前記多重配線層に形成する工程と、
前記第１のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の前記第１の材料の部分を除去する工程と、
前記第１の材料の除去された部分を前記多重配線層の前記最上面から前記多重配線層の前記底面まで垂直方向に延びる充填材料に置き換える工程と、
前記第１のエッチングマスクを除去して４つの異なる材料を有する前記多重配線層とする工程とを含む基板をパターニングする方法。
【請求項２】
前記第１のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の前記第１の材料を除去する工程は、被覆されていない前記多重配線層の前記第１の材料をエッチングする一方、前記多重配線層の前記第２の材料および前記第３の材料の被覆されていない部分を前記基板に残存させる第１のエッチングプロセスを実行する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の材料の除去された部分を前記充填材料に置き換える工程は、
前記基板に前記充填材料を堆積させることにより、前記充填材料が最初に前記第１のエッチングマスクおよび前記多重配線層を被覆することになる工程と、
前記基板を平坦化することにより、前記第１のエッチングマスクが除去され、前記多重配線層の前記最上面上方の前記充填材料が除去されることになる工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記交互配線パターンの第２の部分を露出する第２のエッチングマスクを前記多重配線層に形成する工程と、
前記第２のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の第３の材料の部分を除去する工程と、
前記第３の材料の除去された部分を、前記多重配線層の前記最上面から前記多重配線層の前記底面まで垂直方向に延びる前記充填材料に置き換える工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記交互配線パターンの第３の部分を露出する第３のエッチングマスクを前記多重配線層に形成する工程と、 
前記第３のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の前記第１の材料の部分を除去する工程と、
前記第１の材料の除去された部分を、前記多重配線層の前記最上面から前記多重配線層の前記底面まで垂直方向に延びる前記充填材料に置き換える工程とをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記交互配線パターンの第３の部分を露出する第３のエッチングマスクを前記多重配線層に形成する工程と、
前記第３のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の前記第２の材料の部分を除去する工程と、
前記第２の材料の除去された部分を、前記多重配線層の前記最上面から前記多重配線層の前記底面まで垂直方向に延びる前記充填材料に置き換える工程とをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の材料、前記第２の材料、および前記第３の材料が、特定のエッチング液に対して異なるエッチング耐性を有することにより相互に化学的に異なる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のエッチングマスクによって被覆されていない前記多重配線層の第３の材料の部分を除去する工程と、
前記第３の材料の除去された部分を、前記多重配線層の前記最上面から前記多重配線層の前記底面まで垂直方向に延びる前記充填材料に置き換える工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の材料、前記第２の材料、および前記第３の材料の前記交互配線パターンが、繰り返す一連のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂを形成し、材料Ａ、材料Ｂおよび材料Ｃが特定のエッチング液に対して相互に異なるエッチング耐性を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の材料は、側壁スペーサとして形成される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記多重配線層から前記第１の材料を除去する工程と、
残存する前記多重配線層の材料によって形作られるパターンを前記下層に転写する工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記多重配線層に第４のエッチングマスクを形成する工程と、
前記下層へのエッチングの際に前記第４のエッチングマスクおよび残存する前記多重配線層の材料を組み合わせたエッチングマスクとして使用する工程とをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記多重配線層から前記第１の材料を除去する工程と、
前記多重配線層から前記第３の材料を除去する工程と、
残存する前記多重配線層の材料によって形作られるパターンを前記下層に転写する工程とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記多重配線層に第４のエッチングマスクを形成する工程と、
前記下層にエッチングする際に、前記第４のエッチングマスクおよび残存する前記多重配線層の材料を組み合わせたエッチングマスクとして使用する工程をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記多重配線層の所定の材料の配線のピッチが４０ナノメートルよりも小さい請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記多重配線層の所定の材料の配線のハーフピッチが１６ナノメートルよりも小さい請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記多重配線層が、不均一のピッチを有する配線を作るレリーフパターンとなる請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明は、２０１６年１１月１６日に提出された「Method  of  Patterning  for  Back  End  of  Line  Trench」と題する米国仮特許出願第６２／４２２，８４０号明細書の利益を主張するものであり、そのすべてがここに参照により含まれる。
【０００２】
本開示は基板加工に関し、特に、半導体ウエハのパターニングを含む基板パターニング技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィプロセスにおける配線幅の縮小方法には、歴史的に、より大きいＮＡ光学（開口数）、より短い露光波長、または空気以外の界面媒体（例えば、水浸）を用いることが含まれる。従来のリソグラフィプロセスの解像度が理論的限界に達すると、製造業者は光学的限界を克服するためにダブルパターニング（ＤＰ）方法に取りかかり始めた。
【０００４】
材料加工方法において（フォトリソグラフィなど）、パターン層の作成には、フォトレジストなどの放射線感受性材料の薄膜層を基板上面に塗布することが含まれる。この放射線感受性材料は、エッチングマスクとして使用可能なレリーフパターンに変換され、基板の下層にパターンを転写する。放射線感受性材料のパターニングには、一般に、例えばフォトリソグラフィシステムを用いて、放射線感受性材料をレチクル（および関連する光学）を介して化学線照射に露光させることが含まれる。この露光の後、現像液を用いて、放射線感受性材料の照射領域（ポジ型フォトレジストの場合のように）または非照射領域（ネガ型レジストの場合のように）を除去し得る。このマスク層は、複数の副層を含み得る。
【０００５】
基板をあるパターンの放射線または光に露光させるための従来のリソグラフィ技術は、露光するフィーチャのサイズを制限し、露光するフィーチャ間のピッチまたは間隔を制限する様々な課題を有する。露光の制限を軽減する従来技術には、より小さいフィーチャのパターニングを従来のリソグラフィ技術で現在可能なものよりも小さいピッチで可能にするダブルパターニング方法を使用する技術がある。
【発明の概要】
【０００６】
半導体技術は、１４ナノメートル、７ｎｍ、５ｎｍ、およびこれ以下のフィーチャのサイズを含むより小さいフィーチャのサイズまたはノードへと継続的に進歩している。そこから様々な要素が作られるフィーチャのサイズのこの継続的な縮小は、フィーチャの形成に使用される技術への需要を増々高めている。「ピッチ」という概念は、これらのフィーチャのサイズ決めを説明するのに用い得る。ピッチは、二つの隣接した反復するフィーチャにおける同一二点間の距離である。また、ハーフピッチは、隣接するフィーチャの同一のフィーチャ間の距離の二分の一である。
【０００７】
ピッチを縮小する技術は、「ピッチダブリング」等によって例示される「ピッチマルチプリケーション」と（幾分誤っていることが多いが決まって）称される。ピッチ縮小技術は、フォトリソグラフィ能力をフィーチャサイズの限界（光学解像度の限界）を超えて伸ばし得る。つまり、ある要素による従来のピッチマルチプリケーション（より正確にはピッチ縮小、またはピッチ密度のマルチプリケーション）には、特定の要素により目標ピッチを縮小することが含まれる。１９３ｎｍ液浸リソグラフィを用いるダブルパターニング技術は従来、２２ｎｍノード以下をパターニングするための最も有望な技術の一つとして考えられている。特筆すべきは、自己整合スペーサダブルパターニング
（ＳＡＤＰ） はすでにピッチ密度ダブリングプロセスとして確立されており、ＮＡＮＤフラッシュメモリ素子の大量生産において適応されてきたことである。さらに、ピッチクオドルプル（ｑｕａｄｒｕｐｌｉｎｇ）としてＳＡＤＰ工程を二度繰り返すことにより、超高解像度が得られ得る。
【０００８】
パターン密度またはピッチ密度を増大させるためのパターニング技術がいくつかあるが、従来のパターニング技術は、エッチングされたフィーチャが不十分な解像度または粗面であることに悩まされる。このため、従来の技術は、極小の寸法（２０ｎｍ以下）に求められるあるレベルの均一性および忠実性を提供できない。信頼性のあるリソグラフィ技術は、約８０ｎｍのピッチを有するフィーチャを生み出し得る。しかし、従来の新たに出現している設計仕様は、約２０ｎｍまたは１０ｎｍよりも小さい限界寸法を有するフィーチャを作成することを求めている。さらに、ピッチ密度ダブリングおよびクオドルプル（ｑｕａｄｒｕｐｌｉｎｇ）技術により、サブ解像度配線を作成し得るが、特に、これらの配線間に切り込みまたは接続部を作ることは、そのような切り込みに要するピッチおよび寸法が従来のフォトリソグラフィシステムの可能性をはるかに下回るため、困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示した技術は、不均一なピッチ（混合ピッチ）の配線となる基板パターニング方法を提供する。ここにおける技術はまた、多重配線層において材料の配線を選択的に置き換えることにより、高度なパターニングの選択も可能にする。
【００１０】
一実施形態は、基板をパターニングする方法を含む。基板の下層に多重配線層を形成する。多重配線層は、第１の材料の配線、第２の材料の配線、および第３の材料の配線を交互に並べたパターンを有する領域を含む。各配線は、水平方向の厚さ、垂直方向の高さを有し、下層をわたり水平方向に延びる。交互配線パターンの各配線は、多重配線層の最上面から多重配線層の底面まで垂直方向に延びる。多重線層に、交互配線パターンの一部を露出する第１のエッチングマスクを形成する。第１のエッチングマスクによって被覆されていない多重配線層の第１の材料の部分を除去する。第１の材料の除去された部分は、多重配線層の最上面から多重配線層の底面まで垂直方向に延びる充填材料に置き換える。第１のエッチングマスクを除去し、４つの異なる材料を有する多重配線層となる。このプロセスは、多重配線層において同一の配線または異なる配線の他の部分を置き換えるために繰り返し得る。
【００１１】
無論、ここに説明したような様々なステップの考察の順序は、明確化のために提示したものである。一般に、これらのステップは、いかなる適切な順序でも実施し得る。また、ここにおける様々なフィーチャ、技術、構成等はそれぞれ本開示の様々な場所において考察し得るが、概念がそれぞれ相互に独立してまたは組み合わされて実施し得ることを意図している。したがって、本発明は、多くの様々な方法で、具体化し得るものであり、考慮し得るものである。
【００１２】
本概要の項は、各実施形態および／または本開示の発明または請求した発明の新規性の増した態様を明確に記述したものではないことに留意が必要である。代わりに、本概要は、単に、様々な実施形態および従来技術を上回る対応する新規性の箇所を予備的に考察したものである。本発明および実施形態の付加的な詳細および／または可能な見解について、読者は、以下にさらに考察する本開示の詳細な説明の項および対応する図面に向けられる。
【００１３】
添付の図面と共に考慮される以下の詳細な説明を参照することにより、本発明の様々な実施形態およびこれに付随する利益の多くの完全な理解が容易に明確になる。図面は、必ずしも縮尺したものではなく、フィーチャ、原理、および概念を説明することに重点を置いたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図１Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図２Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図２Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図３Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図３Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図４Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図４Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図５Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図５Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図６Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図６Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図７Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図７Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図８Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図８Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図９Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図９Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図１０Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図１０Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【図１１Ａ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の側面断面図である。
【図１１Ｂ】ここに開示した実施形態による例示の基板部分の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここに開示した技術は、混合ピッチと呼ばれることもある不均一なピッチの配線となる基板パターニング方法を提供する。ここにおける技術は、多重配線層内の材料の配線を選択的に置き換えることにより、高度なパターニングの選択も可能にする。３つの異なる材料の配線を交互に並べた多重配線層を形成する。少なくとも一つの被覆されていない配線を、他の被覆されていない配線を除去することなく、選択的に除去するために、一つ以上のエッチングマスクを使用する。除去した材料は、充填材料に置き換える。選択的除去は、異なる材料の配線のエッチング耐性を異ならせるのと同様に、エッチングマスクを使用して、実行される。
【００１６】
一実施形態は、基板パターニング方法を含む。方法は、基板の下層に（上方に）多重配線層を形成することを含む。図１Ａおよび図１Ｂは、基板１０５上の多重配線層１５０の一例を図示するものである。多重配線層は、下層１０７に、または反射防止膜（ＡＲＣ）層などのいかなる中間層、界面膜、または平坦化層にも直接形成し得る。多重配線層は、第１の材料、第２の材料、および第３の材料の配線を交互に並べたパターンを有する領域を含む。各配線は、水平方向の厚さ、垂直方向の高さを有し、下層にわたって水平方向に延びている。交互配線パターンの各配線は、多重配線層１５０の最上面から多重配線層の底面まで垂直方向に延びる。つまり、配線は、基板の作業面にわたって水平方向に交互に並び、配線を完全にエッチング除去するために最上面から底面まで到達可能である。
【００１７】
ある実施形態では、交互配線は基本的に基板の全面を被覆し得るが、他の代替の実施形態では、特定の領域のみが交互配線パターンを有するものもある。交互配線は直線、曲線、レーストラック経路配線等を含み得ることに留意が必要である。交互配線の別の例は、一組の同心円であり、それぞれの輪が曲線である。つまり、材料の配線は材料の垂直方向の堆積とは対照に基板表面をわたって水平方向に交互に並ぶため、特定の材料の配線はそれぞれ多重配線層の底面まで異方的にエッチング（除去）可能であり、下層を露出することになる。３つの材料のうち少なくとも２つの材料は、１つ以上の特定のエッチング液に対して相互に異なるエッチング耐性を有することにより、相互に化学的に異なる。
【００１８】
相互に異なるエッチング耐性を有するとは、ここで用いたように、ある所定の材料を他の材料よりも高い速度でエッチングする少なくとも１つのエッチング液（またはエッチング液の組み合わせ）があることを意味する。２つ以上の所定の材料を同一の速度でエッチングする特定のエッチング液が存在し得るが、ある含有材料を、他の材料よりも相対的に速くエッチングする少なくとも１つのエッチング液があることに留意が必要である。ある材料を別の材料と相対的にエッチングすることは、ある材料を他の材料を実質的にエッチングすることなくエッチングすること、またはある材料を、３：１、４：１、１０：１などのエッチング速度比を有するように他の材料と比較して実質的に高い速度でエッチングすることを含み得る。異なるエッチング耐性を有する２つの材料について、これは典型では、２つの材料が、含まれる特定の原子または原子の配列などにより相互に化学的に異なることを意味する。大部分は同一である２つの材料でも、２つの材料のうちの１つがドーパントを含むことを除いて、異なるエッチング耐性を有し得る。さらに、同一の原子を有するが分子構造または結晶構造が異なる材料についても、エッチング耐性に差異があり得る。
【００１９】
図１Ａおよび図１Ｂは、特定の多重配線層を形成した結果の一例を図示している。第１の材料、第２の材料、および第３の材料は、配線「Ａ」、配線「Ｂ」および配線「Ｃ」に対応し得る。括弧１５１が、交互配線パターンの特定のある部分を示していることに留意が必要である。このパターンは一連のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｂを辿り、これはこの後に繰り返される。このため、このパターンは、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａ等の配列で継続し得る。他の実施形態では、Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂという交互パターンが使用され、その後２つの材料のうちの１つが第３の材料に選択的に置き換えられる。この特定の多重配線層の材料Ａは、材料Ａの両側に材料Ｂの配線を有することにより、材料Ｃとの接触から分離され得ることに留意が必要である。他の実施形態では、ある領域には材料Ｃがなく、または他の領域では材料Ｃがより大きくなるように、所定の材料のハーフピッチを変化させ得る。多重配線層１５０は、材料Ａになり得るマンドレルを初めに形成することによって形成し得る。側壁スペーサは、材料Ｂとしてのマンドレルを使用して形成する。側壁スペーサは材料Ｂの共形堆積によって形成し、その後スペーサをエッチバックし、マンドレルの側壁にのみ堆積物を残し得る。材料Ｃまたは第３の材料をスピンオン材料または全面塗布材料として堆積させ、その後エッチバック、酸拡散および現像によってマンドレルの最上面まで後退させるか、さもなければ平坦化して余分の材料を除去し得る。
【００２０】
多数の異なる材料が用いられ得ることに留意が必要である。限定しない例をあげると、下層１０７は窒化シリコンであり得る。これは、金属ハードマスクなどの、別の下層への転写を促進させるような記憶層、ターゲット層、または一時層であり得る。マンドレルＡは、アモルファスシリコンなどのシリコン材料であり得る。スペーサＢは、酸化シリコンであり得る。材料Ｃは、酸化チタン（ＴｉＯｘ）などの金属酸化物であり得る。従来周知のように、１つ以上の材料をエッチング残留物なしに選択的にエッチングできるような差異のあるエッチング耐性をもたらす様々な他の材料の組み合わせを使用し得る。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂをここで参照すると、多重配線層にエッチングマスク１４１のような第１のエッチングマスクを形成する。この第１のエッチングマスクは、交互配線パターンの一部を露出している。簡潔化のため、エッチングマスク１４１は多重配線層１５０の直上に示されている。しかし、有機平坦化層、反射防止膜などの追加層がフォトリソグラフィパターニングには使用可能であり、また、エッチングマスク１４１はフォトレジストで構成され得ることに留意が必要である。第１のエッチングマスクによって被覆されていない多重配線層の第１の材料の部分をその後除去する。このような除去は、異方性エッチングによって実行し得る。図２Ａおよび図２Ｂは、エッチングマスク１４１を備え、材料Ａが除去された、つまり、材料Ａの被覆されていない部分（マスクされていない部分）が除去された基板１０５を示している。
【００２２】
第１の材料の除去された部分はその後、多重配線層の最上面から多重配線層の底面まで垂直方向に延びる充填材料に置き換える。このような除去および置き換えは２つ以上のプロセスステップを有し得る。ある実施形態では、多重配線層の他の材料に堆積させることなく下層１０７の露出部に選択的に堆積させる、選択堆積を実施し得る。他の実施形態では、基板１０５に、材料１６１をスピンオン堆積などにより堆積させる。このようなスピンオン堆積は典型では、材料を全面に塗布または全面を覆うことになる。図３Ａおよび図３Ｂは、第１の材料の除去された部分に充填され、エッチングマスク１４１を被覆してもいる材料１６１を示している。
【００２３】
第１のエッチングマスクをその後除去し、４つの異なる材料を有する多重配線層となる。結果の一例を図４Ａおよび図４Ｂに図示する。このような除去は、エッチバック、化学機械研磨または他の平坦化技術によって実施可能である。ここで多重配線層１５０が、４つの異なる材料を有し得ることに留意が必要である。充填材料は、多重配線層内の他の配線とは異なる材料であるか、または配線Ｂと同一の材料など、他の配線と同一の材料であり得ることに留意が必要である。材料の選択は、特定のパターニングフローの設計目標に基づくものであり得る。
【００２４】
図５Ａおよび図５Ｂをここで参照すると、多重配線層１５０に、交互配線パターンの第２の部分を露出するエッチングマスク１４２などの第２のエッチングマスクを形成する。その後、第２のエッチングマスクによって被覆されていない多重配線層の第３の材料の部分を除去する。図５Ａおよび図５Ｂは、除去された材料Ｃの一部を示している。マスク形成および材料除去は、前述したように実施し得る。
【００２５】
第３の材料の除去された部分はその後、多重配線層の最上面から多重配線層の底面まで垂直方向に延びる充填材料に置き換える。このような除去および置き換えは、前述したように実施し得る。例えば、基板１０５全面に材料１６２を塗布し、その後、多重配線層１５０の最上面まで平坦化させるか、さもなければ後退させる。図６Ａおよび図６Ｂは、第３の材料の除去された部分を充填し、エッチングマスク１４２を被覆してもいる材料１６２を示している。
【００２６】
第２のエッチングマスクをその後除去し、４つ以上の異なる材料を有する多重配線層となる。結果の一例を図７Ａおよび図７Ｂに図示する。このような除去は、エッチバック、化学機械研磨または他の平坦化技術によって実施し得る。ここで多重配線層１５０が、４つの異なる材料を有し得ることに留意が必要である。充填材料は、多重配線層内の他の配線とは異なる材料であり得るか、または、配線Ｂと同一の材料など、他の配線の１つと同一の材料であり得ることに留意が必要である。材料１６１および材料１６２は所望であれば同一であり得る。
【００２７】
材料の配線またはその一部を位置特定して除去し置き換えるこのプロセスは、繰り返し得る。これにより、ここにおける技術は、いかなる自己整合ブロック技術も共に用いられるようカスタマイズされた多重配線層を提供する。多重配線層に新しい材料を位置特定して注入またはカスタマイズして注入することにより、高度なパターニングの利益を提供できる。均一なピッチの配線は、従来のフォトリソグラフィ技術を用いた解像度で印刷するのが容易である。しかし、多くの電子設計には、混合ピッチまたは不均一なピッチが求められる。ここにおける技術があれば、混合ピッチパターンは、初めに均一なピッチで交互に並ぶ配線を形成し、次に多重配線層の特定の配線または配線部分を位置特定して除去し置き換えることにより、作成し得る。当初の多重配線層を配線を選択的に除去しかつ異なる材料で置き換えることによって変更した後、多重配線層自体は、下層に転写するためのエッチングマスクとして使用し得るか、または、変更した多重配線層の選択領域をエッチングするために、変更した多重配線層の上／上方に追加のエッチングマスクを形成し得る。
【００２８】
図８Ａおよび図８Ｂは、第１の材料および第３の材料の配線を除去した後の変更された多重配線層を示している。その後基板に残存するものは、置き換えた材料と同様に第２の材料の配線である。残存する多重配線層の材料はその後、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、下層１０７への転写に使用し得る。図１０Ａおよび図１０Ｂは、多重配線層が除去されたものを示している。その結果は、第２の材料の配線にプラグを追加したパターンである。全配線または配線の一部は置き換えられ混合ピッチ配線の領域を形成し得ることに留意が必要である。例えば、ある領域では配線Ａのすべてが除去されて材料Ｂに置き換えられ、残存する材料Ａの配線が混合ピッチとなり得る。除去および置き換えのステップはいかなる回数も実施し得ることにも留意が必要である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、３つの置き換えステップにより充填部１６３を含むより大きいブロック領域を形成した多重配線層を図示している。
【００２９】
これに応じ、他の実施形態では、交互配線パターンの第３の部分を露出する多重配線層に第３のエッチングマスクを形成し得る。第３のエッチングマスクによって被覆されていない多重配線層の第１の材料（または第２の材料または第３の材料）の部分を除去する。除去した部分はその後、置き換え得る。このように、エッチングマスクおよび材料の配線のいかなる組み合わせも選択的に除去し置き換え得る。さらに、変更した多重配線層を形成した後、１つ以上の下層に組み合わせて転写するために、いかなる数の追加のエッチングマスクもその上に形成し得る。例えば、変更した多重配線層を形成した後、変更した多重配線層の一部を露出するエッチングマスクをその上に形成し得る。変更した多重配線層内の１つ以上の材料はその後、選択的に除去し得る。変更した多重配線層上のエッチングマスクはその後、変更した多重配線層自体（１つ以上の材料が除去された）と共に、複合エッチングマスクを形成する。この複合エッチングマスクはその後、記憶層、ターゲット層、ハードマスクなどのように、下層に転写するために使用し得る。
【００３０】
認識し得るように、ここにおける実施形態について、フロントエンド（ＦＥＯＬ）、バックエンド（ＢＥＯＬ）、メモリアレイ、ロジック、３次元パターニング等のように、多くの異なるパターニングの適用がある。例えば、半導体製造の一部として、様々なレリーフパターンが調整を必要とする。これらの調整は、適用次第で、ピラーマスクまたはカット／ホールマスクを用いてなされ得る。ブロックマスクは、典型では、基板に比較的小さい島、メサ、または柱を残し、レリーフパターンの比較的小さい部分が１つ以上の下層にエッチング転写されるのをブロックするものである。これに対し、カットマスクまたはホールマスクは、典型では、基板表面の大部分を被覆し、特定の位置に比較的小さい穴を有するものであり、配線の一部を除去するかまたはその配線内に切り込みを作るかまたはビアホールまたはコンタクトホールを作るかなどのように、位置の精密なエッチングを行うものである。
【００３１】
ブロックマスクまたはピラーマスクを使用することの一つの課題は、パターンの崩壊である。スケーリングの増大に伴い、パターン転写のためにブロックが必要なパターン部分は寸法が増々小さくなっている。これは、例えば、メタライゼーション用など、ピッチが狭小のバックエンド（ＢＥＯＬ）
トレンチパターニング用のブロックを形成することを困難にさせている。しかし、ここにおける技術は、カスタマイズされた自己整合ブロックマスクを使用するため、扱いにくい積層必要条件が、エッチングの選択性の挑戦と交換される。自己整合ブロックマスク（多重配線層）は、最初にピラーマスクを使用する代わりに、階調反転パターニング技術として、材料の配線において選択的に変更される。
【００３２】
ブロックパターニングにおけるピラーマスクの限界寸法（ＣＤ） は、ハーフピッチの約１．５倍まで低減している。サブ３０ｎｍピッチでは、これはピラーについてはサブ２２．５ｎｍＣＤという結果となる。このような小さいピラーは、デバイスの不具合につながる、崩壊またはフロップオーバーの重大な潜在的可能性を有する。ここにおける技術は、スピンオン金属酸化物
（ＭｅＯｘ）または別の材料を用いて、他のパターニング材料に対してエッチング耐性を異ならせた、自己整合ブロックプロセスを用いる。このため、所定のピラーマスクは、構造的により良好で基本的にフロップオーバーおよび印刷適正のマージンがより高いホールマスクに置き換えられる。さらに、ＣＤ制御は、ピラーマスクの縮小のためのトリミング技術と比較すると、ホールマスクに対するエッチングの縮小によって容易に制御される。したがって、ここにおける技術は、第４の色材料および階調反転材料のためにそれぞれ２つのスピンオン材料を使用し得る。階調反転材料の一例は、スピンオンガラス（ＳＯＧ）である。
【００３３】
先の説明では、プロセスシステムの特定の幾何学的配置およびここで用いられる様々な構成要素およびプロセスの説明などのように、特定の詳細を示した。しかし、ここにおける技術は、これらの特定の詳細から離れて他の実施形態において実施し得るものであり、このような詳細は説明を目的としたものであり、限定を目的としたものではないことを理解する必要がある。ここに開示した実施形態は、添付の図面を参照して説明した。同様に、説明の目的のために、特定の番号、材料、および構成を、十分な理解をもたらすために説明した。それでも、実施形態はこのような特定の詳細なく実行し得るものである。実質的に同一の機能的構造を有する構成要素は、同様の参照文字によって示されており、このためいかなる冗長な記述も省略し得る。
【００３４】
様々な実施形態の理解に役立つように、様々な技術を複数の個々の作業として説明した。説明の順序は、これらの作業が必然的に順序に依存することを意味するとして解釈されるべきではない。実際に、これらの作業は、提示の順序で実行される必要はない。説明した作業は、説明した実施形態とは異なる順序で実施し得る。様々な追加の作業が実施し得るものであり、また／または説明した作業は追加の実施形態において省略し得る。
【００３５】
ここで用いる「基板」 または「ターゲット基板」は、総称的に、本発明に従い加工される対象物に言及するものである。基板は、デバイス、特に半導体デバイスまたは他の電子機器のいかなる材料の部分または構造をも含み得るものであり、例えば、半導体ウエハなどのベース基板構造、レチクル、または薄膜などのベース基板構造上のまたはこれを覆う層であり得る。このように、基板はいかなる特定のベース構造、下層または上層、パターニングされたかまたはパターニングされていないかに限定されるものではなく、むしろいかなるこのような層またはベース構造、および層および／またはベース構造のいかなる組み合わせをも含むことが考慮されるものである。説明は、特定のタイプの基板に言及し得るが、これは単に解説の目的のためのものである。
【００３６】
当業者はまた、本発明の同一の目的をなお達成しつつ、上に説明した技術の作業に多くの変形例が可能であることを理解するものと思われる。このような変形例は、本開示の範囲に含められることを意図するものである。このため、上述の本発明の実施形態の説明は、限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の実施形態へのいかなる限定も以下の請求項によって提示される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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